Die Vermessung des Universums: Wie die Physik von morgen den letzten Geheimnissen auf der Spur ist (German Edition)

Gravitationskraft ist.
    Der Grund für die überraschend große Stärke der Wechselwirkung der KK-Gravitonen ist die verzerrte Geometrie, in der sie sich bewegen. Aufgrund der starken Krümmung der Raumzeit besitzen die durch die der KK-Gravitonen vermittelte Wechselwirkungen eine viel größere Stärke als diejenigen, die durch das Graviton vermittelt werden, das für die Gravitationskraft verantwortlich ist, die wir wahrnehmen. In der verzerrten Geometrie werden nicht nur die Massen reskaliert, sondern auch die gravitativen Wechselwirkungen. Berechnungen zeigen, dass KK-Gravitonen in der verzerrten Geometrie Wechselwirkungen aufweisen, die mit denen der Teilchen auf der schwachen Skala vergleichbar sind.
    Das bedeutet, dass im Unterschied zu supersymmetrischen Modellen und im Unterschied zu Modellen mit großen Extra-Dimensionen die experimentellen Belege für dieses Szenario nicht fehlende Energie sein werden, wobei das interessierende Teilchen ungesehen entkommt. Stattdessen wird es sich um eine viel reinere und leichter zu identifizierende Signatur handeln, die darin besteht, dass das Teilchen innerhalb des Detektors in Teilchen des Standardmodells zerfällt, die sichtbare Spuren hinterlassen (siehe Abbildung 69, in der ein KK-Teilchen erzeugt wird und z.B. in ein Elektron und ein Positron zerfällt).

Abb. 69: In Randall-Sundrum-Modellen kann ein KK-Graviton innerhalb eines Detektors erzeugt werden und in sichtbare Teilchen zerfallen, wie z.B. in ein Elektron und ein Positron.
    Auf diese Weise haben die Experimentalphysiker bisher alle neuen schweren Teilchen entdeckt. Sie sehen die Teilchen zwar nicht direkt. Aber sie sehen die Teilchen, in die sie zerfallen. Das ist im Prinzip viel mehr Information als diejenige, die durch fehlende Energie geliefert wird. Durch die Untersuchung der Eigenschaften dieser Zerfallsprodukte können die Experimentalphysiker die Eigenschaften des Teilchens erschließen, das ursprünglich vorhanden war.
    Wenn das Szenario der verzerrten Geometrie richtig ist, werden wir bald Teilchenpaare sehen, die aus dem Zerfall der KK-Gravitonteilchen hervorgehen. Durch die Messung der Energien und Ladungen und anderer Eigenschaften der Teilchen des Endzustands werden die Experimentalphysiker in der Lage sein, die Masse und andere Eigenschaften der KK-Teilchen abzuleiten. Diese identifizierenden Merkmale in Kombination mit der relativen Häufigkeit, mit der das Teilchen in verschiedene Endzustände zerfällt, sollte den Experimentalphysikern bei der Bestimmung dessen helfen, ob sie ein KK-Graviton oder eine anderes neues und exotisches Objekt entdeckt haben. Das Modell gibt uns die Natur des Teilchens an, das es zu finden gilt, so dass Physiker Vorhersagen machen können, um zwischen den Möglichkeiten zu unterscheiden.
    Einer meiner Freunde (ein Drehbuchautor, der die Maßlosigkeit der menschlichen Natur sowohl hochlobt als auch persifliert) versteht angesichts der potentiellen Auswirkungen der möglichen Entdeckungen nicht, warum ich nicht unruhig auf der Stuhlkante sitze und auf die Ergebnisse warte. Immer wenn ich ihn sehe, fragt er mich beharrlich: »Werden die Ergebnisse nicht das Leben verändern? Könnten sie nicht deine Theorien bestätigen?« Außerdem will er wissen: »Warum bist du nicht da drüben (in Genf) und redest nicht die ganze Zeit mit Leuten?«
    In einem gewissen Sinn ist sein Grundgefühl natürlich richtig. Aber die Experimentalphysiker wissen schon, wonach sie suchen müssen, weshalb ein Großteil der Arbeit der Theoretiker bereits erledigt ist. Wenn wir neue Ideen bezüglich dessen haben, wonach wir suchen sollen, teilen wir sie mit. Wir müssen nicht unbedingt am CERN oder gar im selben Zimmer sein, um das zu tun. Experimentalphysiker lassen sich überall in den Vereinigten Staaten und darüber hinaus fast überall auf der Welt finden. Und die Kommunikation über weite Entfernungen funktioniert ganz gut – zum Teil wegen der ursprünglichen Internetidee, die Tim Berners-Lee vor vielen Jahren am CERN hatte.
    Außerdem habe ich genug Informationen, um zu wissen, welche Herausforderung diese Suchleistungen darstellen können, selbst wenn der LHC einmal völlig betriebsbereit ist. Daher weiß ich, dass es etwas dauern könnte. Glücklicherweise gehören die eben geschilderten KK-Teilchen jedoch zu den unkompliziertesten Dingen, nach denen die Experimentalphysiker suchen können. Die KK-Gravitonen zerfallen in alle Teilchen – schließlich erfährt jedes Teilchen die